智慧广播电视物联网技术探究

赵婷 张彦东 张磊 石少鹏

【摘要】智慧广播电视物联网建设是一项复杂的系统工程。本文介绍了物联网相关技术、智慧广电物联网的典型应用场景；基于云-管-端架构，介绍了广电网络实现智慧广电物联网应用的总体技术架构，并阐述相关关键技术，包括云平台业务系统、物联信息网络、业务运营支持平台和安全策略等。智慧广电物联网的建设必将助力物联网产业的整体发展。

【关键字】广播电视；物联网；技术架构；云平台

中图分类号：TN929                           文献标识码：A                             DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2023.12.014

随着通信和计算机技术的发展，通信方式从人与人互通向万物互联方向发展。物联网成为计算机、互联网之后世界信息产业的第三次浪潮，成为战略性新兴产业的重要组成。我国在十四五规划中明确将“物联网”划定为七大数字经济重点产业之一。智慧广播电视物联网业务利用新一代信息技术和物联网技术，在感知和互联基础上，实现人、物、城市功能之间的无缝连接与协同联动，对家庭生活、城市管理等多种需求作出智能优化和实时响应，为构建高效、便捷、绿色的智慧城市作好基础保障。物联网不断深入渗透广播电视领域，智慧广电物联网的潜力和价值不断被挖掘出来，促进了物联网产业的整体发展。

1. 物联网概念和相关技术

物联网概念由美国麻省理工学院的自动识别中心在1999年首次提出，定义物联网是把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理的网络。根据国际电信联盟（ITU）的最新研究，将物联网定义为信息社会全球基础设施，通过物理和虚拟手段将基于现有和正在出现的、信息互操作和通信技术的物品相互连接，以提供先进的服务。物联网可以理解为将物理世界的物品通过物理和虚拟手段接入信息网络，实现物体之间、物体和虚拟信息之间的互联互通。

一个完整的物联网系统应包含五个层级，即信息感知层、物联接入层、网络传输层、智能处理层和应用接口层。作为一种新兴的网络技术，物联网将嵌入式和无线传感器网络等技术融合在一起进行综合应用。物联网关键技术总结见表1。

2. 智慧广播电视物联网应用场景

智慧广电是以有线、无线、卫星、互联网等多种协同承载为依托，以云计算、大数据、物联网及IPv6等综合技术为支撑，以融合每日智能传播为目标，以全面提升广播电视管理、网络、业务及服务能力为指标的广播电视系统。智慧广电物联网的典型应用场景主要有智慧家庭生活、智慧城市管理和智慧行业。

智慧家庭生活。从用户家庭角度，是各类市民数字生活服务全面进入家庭后的综合实现和运用，包括社会生活信息化、社会服务信息化和社会管理信息化。智慧家庭业务以广电网络末梢设备为采集点，以家庭为单位，进行各类信号和行为的采集与处理并提供相关服务。还可以利用智能视频监控模式开展家居安防、居家养老或儿童看护业务，利用本地服务优势，与物业管理处、派出所、社康中心等联网，采用自动和手动相结合的方式，让家庭、老人和儿童得到及时服务。如图1所示。

智慧城市管理。以物联网、云计算为代表的新一代信息技术为支撑，利用城市管理者、市场和社会多方共同协作的方式，实现城市公共价值和独特价值的塑造，实现城市管理从生产模式向服务模式转变。借助智慧广电的传播力、影响力和内容管控力，智慧城市管理的公共服务信息可以更加及时、权威地推送给城市居民，让城市居民可以及时、准确、可靠地获得城市管理信息。智慧城市管理业务包括智慧政府、智慧市政、智慧交通、智慧安全等。

智慧行业。智慧行业发展是推进智慧城市建设的有效手段。智慧广电作为网络与媒体的融合载体，可以为各个行业提供一体化全方位的数据传输服务、媒体推广服务、内容管理服务等一系列数字化服务，实现研发、生产、销售、媒体推广等各个环节的融合。智慧行业主要业务有智慧农业、智慧工业、智慧医疗、智慧物流、智慧旅游等。

3. 智慧广播电视物联网技术架构

3.1 總体技术架构

根据各级基础平台和行业平台之间的数据融通和业务的相互关联逻辑，智慧广电无线网总体技术架构如图2。

海量数据采集是利用物联网技术和安防视频布控各类终端，将需要监测的海量数据采集传输至智慧社区数据处理中心。安防视频终端分为带有智能识别应用终端和无智能识别应用终端，前者是将结构化数据处理前置到终端，可以降低传输、存储和后端数据处理的压力。物联网终端是各类物联网监测传感器，如温湿度传感器、烟感报警器、燃气表传感器、消防栓传感器、相电流传感器等。

网络传输层实现多种网络，包括公共移动通信网、公共安全视频专网、互联网、广域功耗物联专网、广播电视网等海量多源异构数据资源的全面汇聚、高效处理、广泛共享和及时发布。将数据资源转化为数据能力、数据产品和数据服务，并将它们全面融入行业的各类业务中，为行业加速和赋能。

数据处理中心，明确物联感知终端、网关、平台之间的数据格式及传递、交换、存储等要求，根据业务逻辑，建立算法运算模型。

应用平台，以云计算、大数据、深度学习、模式识别、移动可视互联、可视化智慧警务等新技术为基础，打造可支撑多系统接入和应用的智慧应用云平台，满足全域系统数据的采集、整合、共享、存储、挖掘等信息结构化处理应用，达到数据的泛在接入和分析，形成智慧型信息数据联网云平台，服务于各行各业的数据基础应用和解析分析应用。

安全保护，在通用安全基础上，建立面向应用场景的分类分级的安全保障体系。以统筹公共安全、公共管理和公共服务等资源为总体目标，依托大数据和云计算为支撑，利用物联网传感器作为神经末梢感知社区的每个角落，通过关联物联网感知信息产生更有用的信息，有效提升安全防护能力。

3.2 云平台业务系统

广电云平台的功能有：内容聚合，即向上整合广电行业各牌照方内容、互联网视频网站内容，为其提供丰富的内容传播渠道；渠道聚合，即向下整合广电国网互联的各广电网运营商、其他宽带运营商、互联网电视终端平台运营商等内容传播渠道，提供内容聚合服务；能力聚合，基于开放服务平台，对PaaS平台的版权交易管理等进行有效管理，对外提供Open API，吸引大量合作伙伴开发丰富应用；应用聚合，即基于开放服务平台实现媒体云，与其他云服务平台进行互联，提供广播等服务。考虑到以上业务实现以及未来发展趋势，云平台总体架构如图3。

LaaS层的基础资源层包含IT基础设施和物理基础设施，有基础资源系统和基础能力系统。基础资源系统主要有服务器、存储设备、网络设备、互联网出口等，提供互联网数据中心（IDC）基础资源，为公司平台日常运行提供高可用的基础环境设施保障，为宽带业务提供大流量的QoS保障和内容的本地化管理。

PaaS层将各业务系统所需的各种能力通过服务交付平台（SDP）进行集成，以SOA（面向服务的体系结构）服务治理的方式，实现运用模块化和组件化的方式搭建平台，包括版权保护/交易平台、互动服务能力系统、媒体服务能力系统、大数据分析平等。根据业务发展可以考虑将对外服务能力通过服务交付平台以可管控、可计量的方式对外部开放，提供PaaS层公有云服务。

SaaS层主要负责应用的展现及相应的管理功能，如新媒体云应用、通信业务、智慧城市云应用等，并集成业务管理平台，对支撑业务进行管理。云平台的业务层设计，应注意业务系统的云化分析和业务系统的云化部署。如对于新应用系统，需要根据其特点分析是否可以虚拟化，如果不能进行虚拟化，则运行在物理机上；对现有系统的迁移首先要收集计算资源需求，然后进行分析看能否虚拟化，再次进行虚拟化资源折算，最后得到需要的物理机或虚拟机配置。

3.3 物联信息网络

广电网络企业在发展物联网时應做到“业务与网络相匹配”，以降低客户成本提高网络资源利用率。对于高速率业务，如无线视频监控，优选广电融合网中的700MHz频段双向网；对于中速率业务，如语音服务等，优选700MHz频段eMTC，可积极通过场测、试点及示范等推动相关产业链发展；对于低速率业务，优选LoRa，可以考虑Sigfox，并建议加快提供700MHz频段NB-loT产业链发展壮大。面向未来将要部署的NB-loT和eMTC，广电网络企业在建设物联网时，可将分组核心网直接基于NFV进行云化，形成虚拟演进分组核心网，并部署在统一的数据中心。这时eMTC核心网直接沿用虚拟演进分组核心网，NB-loT核心网则通过软件编程方式将MME、SGW、PGW中物联网所需功能独立出来组合成一个新的虚拟物联网服务网关节点。

3.4 业务运营支持平台

物联网业务运营支撑系统的核心功能有，提供跨运营商的网络中立的统一接入连接管理能力；提供芯片及模组中立的设备接入能力；提高设备的边缘计算与数据处理能力；提供API开放、认证、鉴权、管理为核心的统一能力开放平台能力；提高数据分析、数据可视化、数据洞察等业务分析能力等。其技术架构如图4。

构建物联网运营支持平台时，引入云化和分布式核心技术，结合Storm（分布式流处理）、Redis（分布式缓存服务）、MySQL（分布式数据库系统）等开源软件应用，实现系统的线性扩展和弹性调度，实现端到端应用的服务化、负载均衡、异步处理解耦和高速缓存的使用，实现底层分布式数据存储。

3.5 安全策略

智慧广电物联网系统需要综合利用各种成熟的信息安全技术与产品，实现不同层次的身份鉴别、访问控制、数据完整性、数据保密性等安全功能，从物理、网络、主机、应用、终端和数据几个层面建立起强健的信息安全保障体系。在整体技术框架范围内，建立完整的发布、执行、审核的信息安全工作体系。采用信息化和自动化方式在全平台范围内制定、维护和检查安全工作和安全管控措施的执行情况，确保对基础设施安全、网络安全、系统安全、内容安全、应用安全进行全面管理；充分利用图像搜索、人脸声纹识别、多媒体深度对比、主动探测、行为特征收集等技术，实现对媒体内容、网络及业务的安全管控。

4.结束语

智慧广电物联网具有集技术开放性、标准开放性、网络开放性和应用开放性等于一体的开放性，应依托核心资源，加快构建一云多屏的聚合、传送信息服务平台，开发新媒体业务，创新原有的业务流程，形成多层次聚合和分发，打造出智能化传播服务体系。广电借助自身优势率先占领物联网市场，积极培育物联网经验，进一步开拓出物联网产业的新空间，共享万物互联的新时代。

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作者简介：赵婷，陕西横山，工程师，研究方向：无线广播电视技术.